La estimulación de pozos es una intervención realizada en un pozo de petróleo o gas para aumentar la producción mejorando el flujo de hidrocarburos desde el yacimiento hacia el pozo . Puede realizarse utilizando una estructura estimuladora de pozos o utilizando barcos/buques de perforación costa afuera , también conocidos como " buques de estimulación de pozos ". [1] [2]
La variedad de fluidos de perforación bombeados hacia abajo del pozo durante la perforación y terminación a menudo puede causar daños a la formación circundante al ingresar a la roca del yacimiento y bloquear las gargantas de los poros (los canales en la roca a través de los cuales fluyen los fluidos del yacimiento). De manera similar, el acto de perforar puede tener un efecto similar al arrojar desechos hacia los canales de perforación. Ambas situaciones reducen la permeabilidad en el área cercana al pozo y, por lo tanto, reducen el flujo de fluidos hacia el pozo.
Una solución simple y segura es bombear mezclas de ácidos diluidos desde la superficie al pozo para disolver el material nocivo. [3] [4] Una vez disuelta, la permeabilidad debe restaurarse y los fluidos del yacimiento fluirán hacia el pozo, limpiando lo que queda del material dañino. Después de la finalización inicial, es común usar cantidades mínimas de ácido fórmico para limpiar cualquier daño en la piel y el barro. En esta situación, el proceso se denomina en términos generales "estimulación del pozo". A menudo, los grupos que se oponen a la producción de petróleo y gas se refieren al proceso como "acidización", que en realidad es el uso de ácidos en gran volumen y alta presión para estimular la producción de petróleo.
En casos más graves, el bombeo desde la superficie es insuficiente ya que no se dirige a ningún lugar concreto del fondo del pozo y reduce las posibilidades de que el producto químico conserve su eficacia cuando llegue allí. En estos casos, es necesario detectar la sustancia química directamente en su objetivo mediante el uso de tubos flexibles . La tubería flexible se introduce en el orificio con una herramienta de inyección en el extremo. Cuando la herramienta está en su objetivo, el químico se bombea a través de la tubería y se lanza directamente al área dañada. Esto puede ser más efectivo que bombear desde la superficie, aunque es mucho más costoso y la precisión depende de conocer la ubicación del daño.
En las terminaciones de pozos revestidos, las perforaciones tienen como objetivo crear un agujero a través del revestimiento de acero para que se pueda producir el depósito. Los agujeros suelen estar formados por explosivos moldeados que perforan la carcasa y crean un agujero fracturado en la roca del yacimiento en una distancia corta. En muchos casos, los túneles creados por los cañones de disparos no proporcionan suficiente superficie y resulta deseable crear más área en contacto con el pozo.
En algunos casos, se necesita más área si el yacimiento es de baja permeabilidad. En otros casos, los daños causados por las operaciones de perforación y terminación pueden ser lo suficientemente graves como para que el túnel de disparos no penetre eficazmente a través del volumen dañado cerca del pozo. Esto significa que la capacidad de los fluidos para fluir hacia los túneles de disparos existentes es demasiado limitada. Un método para conseguir una mayor estimulación es realizando un tratamiento de fractura hidráulica a través de las perforaciones.
Si la permeabilidad es naturalmente baja, entonces a medida que se drena el líquido del área inmediata, es posible que el líquido de reemplazo no fluya hacia el vacío con la suficiente rapidez para compensar el vacío y, por lo tanto, la presión cae. Entonces el pozo no puede fluir a un ritmo suficiente para que la producción sea económica. En este caso, extender una fractura hidráulica más profundamente en el yacimiento permitirá alcanzar tasas de producción más altas.
Las estimulaciones con propulsores pueden ser una forma muy económica de limpiar los daños cercanos. Los propulsores son un material poco explosivo que genera grandes cantidades de gas en el fondo del pozo muy rápidamente. La presión del gas aumenta en el pozo, aumentando la tensión en la roca hasta que llega a ser mayor que la presión de ruptura de la formación. La longitud y el patrón de la fractura dependen en gran medida del tipo de herramienta de estimulación propulsora que se utilice.
El fracking (también conocido como fracturación hidráulica, fracking, hidrofractura o hidrofracking) es una técnica de estimulación de pozos que implica la fractura de formaciones en el lecho de roca mediante un líquido presurizado. El proceso implica la inyección a alta presión de "fluido de fracking" (principalmente agua, que contiene arena u otros agentes de sostén suspendidos con la ayuda de agentes espesantes ) en un pozo para crear grietas en las formaciones rocosas profundas a través de las cuales pasan gas natural , petróleo y la salmuera fluirá más libremente. Cuando se elimina la presión hidráulica del pozo, pequeños granos de apuntalantes de fractura hidráulica (ya sea arena u óxido de aluminio ) mantienen abiertas las fracturas. [5]
La fracturación hidráulica comenzó como un experimento en 1947, [6] y la primera aplicación comercial exitosa se produjo en 1949. Hasta 2012, se habían realizado 2,5 millones de "trabajos de fractura" en pozos de petróleo y gas en todo el mundo, más de un millón de ellos dentro de los EE. UU. [7] [8] Dicho tratamiento es generalmente necesario para lograr caudales adecuados en pozos de gas de esquisto , gas de arenas compactas , petróleo de arenas compactas y gas de vetas de carbón . [9] Algunas fracturas hidráulicas pueden formarse naturalmente en ciertas vetas o diques . [10] La perforación y la fracturación hidráulica han convertido a Estados Unidos en un importante exportador de petróleo crudo a partir de 2019, [11] pero las fugas de metano , un poderoso gas de efecto invernadero , han aumentado dramáticamente. [12] [13] El aumento de la producción de petróleo y gas a raíz del auge del fracking que duró una década ha llevado a precios más bajos para los consumidores, con mínimos casi récord en la proporción de los ingresos de los hogares destinados al gasto en energía. [14] [15]
La fracturación hidráulica es muy controvertida. [16] Sus defensores defienden los beneficios económicos de los hidrocarburos más accesibles , [17] [18] así como la sustitución del carbón por gas natural , que se quema de forma más limpia y emite menos dióxido de carbono (CO 2 ), [19] [20] e independencia energética . [21] Quienes se oponen al fracking argumentan que estos se ven superados por los impactos ambientales , que incluyen la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales , [22] la contaminación acústica y del aire , y la provocación de terremotos , junto con los peligros resultantes para la salud pública y el medio ambiente. [23] [24] Las investigaciones han encontrado efectos adversos para la salud en las poblaciones que viven cerca de sitios de fracturación hidráulica, [25] [26] incluida la confirmación de peligros químicos, físicos y psicosociales, como resultados del embarazo y el parto, migrañas, rinosinusitis crónica , enfermedades graves. fatiga, exacerbaciones del asma y estrés psicológico. [27] Se requiere el cumplimiento de la normativa y los procedimientos de seguridad para evitar mayores impactos negativos. [28]
La magnitud de la fuga de metano asociada con la fracturación hidráulica es incierta, y existe cierta evidencia de que la fuga puede anular cualquier beneficio del gas natural en relación con otros combustibles fósiles en materia de emisiones de gases de efecto invernadero . [29] [30]
Algunas técnicas de estimulación no implican necesariamente alterar la permeabilidad fuera del pozo. A veces implican facilitar el flujo de fluidos hacia el pozo una vez que ya han entrado. El levantamiento por gas a veces se considera una forma de estimulación, particularmente cuando solo se usa para poner en marcha el pozo y se apaga durante la operación en estado estable. Sin embargo, más comúnmente, levantar como estimulación se refiere a tratar de sacar líquidos pesados que se han acumulado en el fondo, ya sea mediante la entrada de agua desde la formación o mediante productos químicos inyectados desde la superficie, como inhibidores de incrustaciones y metanol (inhibidor de hidratos). Estos líquidos se encuentran en el fondo del pozo y pueden actuar como un peso que retiene el flujo de los fluidos del yacimiento, actuando esencialmente para matar el pozo . Se pueden eliminar haciendo circular nitrógeno usando tubos flexibles .
En tiempos más recientes, debido a la naturaleza temporal de la estimulación de pozos, se han utilizado buques de perforación especializados conocidos como "buques de estimulación de pozos" para la estimulación de pozos en aguas profundas. [37] [38] Empresas offshore como Norshore y Schlumberger operan una flota de barcos especializados. [1] También conocidos como "buques de perforación multipropósito", estos barcos reemplazan a las plataformas petrolíferas de perforación convencionales , lo que resulta en un ahorro considerable de costos. [39] Algunos WSV, como el " Norshore Atlantic ", son capaces de realizar múltiples tareas, incluida la operación sin elevador en los segmentos de aguas someras y medias, perforar pozos petroleros completos y realizar un desmantelamiento submarino completo (P&A). También pueden realizar preperforaciones de las secciones superiores del pozo en aguas profundas y operaciones de intervención de pozos con elevadores de reparación. [40] [41]
{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )El frenesí de la perforación de esquisto en el Pérmico ha permitido a Estados Unidos no sólo reducir las importaciones de petróleo crudo, sino incluso convertirse en un importante exportador [...] Las nuevas tecnologías de perforación y fracturación hidráulica ayudaron a alcanzar el precio de equilibrio
Durante gran parte del auge del fracking, la economía estadounidense creció y las emisiones disminuyeron. Un estudio encontró que entre 2005 y 2012, el fracking creó 725.000 puestos de trabajo. Esto se debe en gran medida a que el gas natural procedente del fracking ha desplazado al carbón en la producción de electricidad.
... las técnicas de fracturación hidráulica estimularon un auge histórico de la producción en Estados Unidos durante la década que hizo bajar los precios al consumidor, impulsó la economía nacional y reformuló la geopolítica.